Αποδοτικοί µηχανισµοί πολυπλεξίας και διαµοιρασµού αποµακρυσµένων συνδέσεων µεταξύ διεργασιών

Abstract

Το µοντέλο του «Serverless Computing» αποτελεί µια σχετικά νέα προσέγγιση στο σχεδιασµό των υπολογιστικών υποδοµών των σύγχρονων εφαρµογών και την αποδοτική διαχείριση των υπολογιστικών τους πόρων (CPU, µνήµη, δίκτυο). Τα κύρια χαρακτηριστικά της προσέγγισης αυτής είναι η µετακύλιση της ευθύνης διαχείρισης των πόρων των εφαρµογών από τον χρήστη προς τον πάροχο και ο αγνωστικισµός για τον «οικοδεσπότη» (host) που ϕιλοξενεί την εκτέλεση των σχετικών προγραµµάτων. Οι εφαρµογές ϕαινοµενικά - για τον χρήστη - δεν ανήκουν σε κάποιο συγκεκριµένο εξυπηρετητή (server) γι΄ αυτό και ο χαρακτηρισµός «server-less». ∆ύο από τις ϐασικότερες αρχές λειτουργίας του Serverless Computing είναι η κλιµακωσιµότητα (scale out) και η ελαστικότητα (elasticity). Αυτές αναφέρονται στην ικανότητα των νεφοϋπολογιστικών πόρων να πολλαπλασιάσουν άµεσα τα στιγµιότυπα συναρτήσεων κατόπιν αυξηµένης εισροής αιτήµατων από πελάτες (clients). ΄Ενα κλασικό σενάριο αυτής της λειτουργίας είναι η χρήση πολλαπλών, ϐραχύβιων στιγµιοτύπων συναρτήσεων για τη διεκπαιρέωση συναλλαγών µε µία ϐάση δεδοµένων. Αυτό δηµιουργεί σηµαντική επιϐάρυνση, καθώς το κόστος δηµιουργίας νέων συνδέσεων είναι υψηλό. Μηχανισµοί δεξαµενής ανακύκλωσης συνδέσεων (Connection Pooling), όπως ο δηµοφιλής «ανοιχτού-κώδικα» (open-source) Pgbouncer, αλλά και ο RDS proxy που προσφέρεται ως υπηρεσία νέφους από τον πάροχο Amazon AWS µειώνουν αυτό το κόστος και ϐοηθούν το σύστηµα να κλιµακώσει καλύτερα. Στόχος της διπλωµατικής αυτής είναι η υλοποίηση και η µελέτη της επίδοσης ενός εναλλακτικού πλευράς-πελάτη (client-side) τέτοιου µηχανισµού. Η προτεινόµενη αρχιτεκτονική αξιοποιεί Unix Domain υποδοχές (UDS) για την επικοινωνία µεταξύ των διεργασιών-πελατών και του µηχανισµού δεξαµενής συνδέσεων. Ο πυρήνας της υλοποίησης ϐασίζεται στη µεταβίβαση περιγραφέα υποδοχής (Socket Descriptor passing) µέσω του µηχανισµού SCM_RIGHTS µε µεταβίβαση της ενεργού TCP υποδοχής της ϐάσης δεδοµένων απευθείας στη διεργασία-πελάτη. Αυτή η τεχνική εξαλείφει την επιβάρυνση του TCP για την τοπική επικοινωνία και παρακάµπτει τον µηχανισµό πολυπλεξίας του Pgbouncer για τη µεταφορά δεδοµένων στην οποία συµµετέχει ως διαµεσολαβητής (proxy) µεταξύ πελάτη και ϐάσης δεδοµένων. Η διπλωµατική αυτή συγκρίνει την επίδοση του νέου µηχανισµού έναντι του Pgbouncer και του RDS proxy σε σενάρια υψηλού ϕόρτου, προσοµοιώνοντας τα αιτήµατα συναλλαγών πολλαπλών στιγµιοτύπων συναρτήσεων στο serverless περιβάλλον.